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近代日本航空發動機產業:從"自主研製"走向修理仿製
送交者: 力挽狂瀾 2022年05月27日17:42:43 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  二戰前的日本航空發動機產業格局

  在太平洋戰爭結束前,日本航空發動機產品可謂品類齊全,從大中小型飛機使用的風冷、液冷活塞發動機,到正在研發中的各種噴氣式發動機。

  當時日本主要的航空發動機製造企業包括三菱、中島、日立、東京瓦斯電氣工業、愛知航空機、川崎和石川島重工。這些企業中,兼具飛機整機和發動機生產能力的有三菱、中島、川崎以及愛知航空機四家。

  不過這些企業研製、生產的發動機並非與其整機製造的飛機直接配套,而是與飛機一起,平行參與當時日本軍方的選型招標。因此往往會出現某一個企業的飛機並沒有裝配自家的發動機,而採用了另一個企業的發動機,比如二戰中三菱生產的“零式”戰鬥機,就採用了中島的榮系列發動機。

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  現在展示於美國史密森尼航空航天博物館中的“橘花”飛機是日本研製的首型噴氣式飛機。

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  “橘花”所採用的Ne-20發動機

  二戰結束後,三菱、中島(後改名為富士/斯巴魯)、川崎三家企業,仍然兼具飛機整機與發動機生產能力。而東京瓦斯電器、愛知航空機和日立則退出了日本航空產業的舞台,另謀他途。其中,東京瓦斯電器經過屢次轉手,被併入過日立系航空企業,最終進入富士旗下;愛知航空機則被併入日產集團旗下,轉營汽車發動機開發,日立則果斷放棄了航空產業。

  在日本航空發動機企業中,石川島重工(今IHI)是一個對戰後影響巨大的特例。

  太平洋戰爭末期,日本海軍航空技術廠與石川島重工基於德國BMW003發動機的技術資料,聯合進開發了日本首台實用化噴氣發動機Ne-20。這一成就讓戰前還在日本航空發動機行業“默默無聞”的石川島重工在戰後搖身一變,成為今日日本工業界的巨頭IHI。

  02

  從自主研製到修理,再到仿製

  戰前,日本航空產業以自主研製航空器為主,以引進的西方技術作為參考,其發動機產業的發展也深受這一研發模式的影響。

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  “新瓶裝舊酒”?二戰後日本這樣布局航空製造業

  但正如看航空此前文章所述,戰前日本航空器研發的目的主要是滿足軍方需求,因此在發動機研製和使用上,民用飛機也多數採用軍用發動機,在日本航發市場上鮮有專為民用飛機所研發的型號。當然,其中還有一個原因是在活塞式發動機時代,軍用與民用飛機的差距要遠遠小於今天。

  在1945年日本投降到1952年航空器禁令解除之間的7年時間裡,雖然日本航空產業的發展被迫停滯,但是日本航空發動機產業的發展並沒有完全停下來。

  在二戰末期,噴氣式發動機已經實現了實用化,並快速取代了活塞式發動機。在這一航空技術正在發生巨大變革的節點,日本航空發動機產業也沒有完全放棄相關的科研活動。

  一方面,他們開始着手原理類似的燃氣輪機的發展。如1949年,日本鐵道技術研究所開始進行二戰後日本最早的燃氣輪機開發,其技術基礎和能力就來自於被其兼併的日本中央航空研究所。

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  日本中央航空研究所

  另一方面,在朝鮮戰爭爆發後,依託於遠東地區美軍飛機的維護與大修需求,日本逐步恢復了航空發動機生產領域的相關能力。

  早期,三菱重工負責普惠發動機的維護大修業務,新明和負責大陸發動機,富士和川崎則分別負責萊康明的固定翼飛機發動機和旋翼機發動機的修理工作。

  與此同時,川崎和石川島播磨(原石川島重工,今IHI)也逐步參與到T-33教練機所裝配的艾莉森公司J33噴氣式發動機和F-86戰鬥機所裝配的通用電氣J47噴氣式發動機的大修業務中。

  通過這樣的業務,這些企業掌握了一部分航空發動機零配件的國產化能力,這對之後的日本航空發動機產業的發展產生了重大的影響。而這些影響最終隨着日本自衛隊的成立、日本本土大量軍事需求的出現而徹底得到落實,並最終促成了今日日本航空發動機產業的布局。

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  1954年,日本川崎公司參與大修J33發動機

  03

  創業初成卻中道崩殂的飛發分離

  目前的日本航空發動機產業,並沒有完全實現主流的飛機與發動機分別研製的“飛發分離”模式。

  以IHI為例,現今的日本航空製造企業中,IHI(原石川島播磨)在發動機一環占據着重要地位。

  F-15J採用的F100發動機、F-2採用的F110發動機均為IHI的許可證產品。此外,IHI還獨立研製出了P-1反潛機的F7發動機。預備裝配於F-3戰鬥機的XF9發動機也同樣是IHI的產品。

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  但IHI並非專門的航空發動機製造企業,其業務範圍涵蓋造船、工作機械等諸多製造領域。

  而飛機整機製造商三菱和川崎也依舊保有一定的航空發動機製造和科研能力。不過,源自中島飛行機、曾擁有完善的航空發動機科研生產體系的富士/斯巴魯則放棄了這一領域。

  可以看出,現在日本航發產業里,一部分日本航空發動機企業實現了獨立的研製與生產,也就是“飛發分離”;但另一些航發產品則由主機廠負責生產。而這一現狀與二戰後日本第一次試圖重新振興國產航空發動機產業,卻最終半途而廢脫不開干係。

  從1945年到1952年,全球航空發動機技術進展迅猛。僅僅依靠原有的技術能力和科研基礎,由日本各航空製造企業單獨研發並生產航空發動機越來越不現實。

  因此在日本通產省的統籌下,1955年,三菱重工、富士重工、富士精密、石川島播磨重工和川崎重工聯合出資,成立了日本噴氣發動機公司(NJE),試圖“集中力量辦大事”,快速突破噴氣式發動機的研發瓶頸。可以說,這是二戰後日本試圖跟上全球先進航發產業的進展並重回航發第一梯隊的一次重要嘗試。

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  展示於日本大坂交通科學博物館內的JO-1發動機。

  可以看出,雖然有三菱和石川島系的入股,但富士(今斯巴魯)系企業如富士重工、富士精密占據了NJE股東的小半壁江山。而該公司的第一個,也是唯一一個項目——JO-1發動機的方案也來自富士系企業。

  甚至其創立之初的辦公地點,也選在了富士重工的大宮工廠。不過,NJE所有發動機的量產業務則由石川島播磨來負責。

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  J3發動機

  在成立之初,NJE的發展路線還較為清晰:

  首先利用富士重工讓渡的技術方案,完成其JO-1發動機(1噸推力)的研製;同時發展較為大型化的J2發動機(3噸推力)方案,讓NJE擁有自主研發與製造教練機和戰鬥機發動機的能力。

  但是這條技術路線很快遭到了否定,J2原定的技術方案被廢棄不用,並被重新定義為0.75噸推力小型發動機。1954年,日本航空自衛隊開始對高級教練機進行招標,NJE又拋出了1.2噸推力的J3發動機方案。

  1957年,J3發動機研製取得成功,並裝備在了日本航空自衛隊的T-1和海上自衛隊的P2J反潛機上。但在型號成功的同時,NJE卻垮台了——因為日本自衛隊的裝備數量太少,難以覆蓋獨立研發航空發動機的成本,商業前景極其有限。

  最終,NJE將航空發動機業務轉移給了石川島播磨,自此退出了歷史舞台。隨之,曾經從資金和技術方案上都在NJE“挑大梁”的富士系企業,也自此完全放棄了航發業務。

  從今天的視角來看,整個日本航發產業放棄自主研製發動機、全部轉向許可證生產並不是一個理性的決定。但是從當時日本政府和其他企業,尤其是股東企業的角度來看,這似乎又情有可原。

  因為當時日本自衛隊所裝備的主要軍機都是由美國授權進行許可證生產。僅有少量教練機,容許日本發揮國內能力進行研發,如T-1初級教練機;還有一些型號,美國允許日本在其提供的型號基礎上進行一定的修改,如海上自衛隊裝備的P2J反潛機。

  這樣有限的空間,讓日本獨立研發航空發動機的前景黯淡無光——畢竟當時日本航發還無法進入民機市場,只能依託軍機市場而存活。

  雖然站在今日的角度來看,NJE的破產將日本再次獨立研製航空發動機的進程推遲了20年。

  但在當時,NJE失敗後,日本航空發動機製造業反而進入了一個相對穩定的許可證生產時期,並誕生了日本航發產業“法定三巨頭”。這“三巨頭”至今仍然控制着日本的航空發動機產業。

  04

  瓜分全部市場的“法定三巨頭”

  在日本航空宇宙工業會刊發的《日本航空宇宙工業50年曆程》一書中,這樣定義日本的航空發動機產業:“三社體制,由石川島播磨、三菱、川崎3家公司構成。”

  1966年,由日本通產省牽頭主導的日本噴氣發動機公司已徹底離開歷史舞台,日本政府也徹底放棄了自主研製航空發動機的計劃。

  這一年的10月,在通產省的斡旋下,三菱和川崎兩家公司獲得了T53和T63發動機的許可證生產訂單。這兩型發動機將裝配在日本陸上自衛隊所引入的直升機上。自此,日本航空發動機產業進入了大規模的許可證生產時代。

  這一時代,最關鍵的引進項目,是石川島播磨(今IHI)所負責的J79發動機項目。

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  該項目緣起於1959年,日本防衛廳決定引進F-104J戰鬥機生產許可證。在日本政府的統籌下,由於具備大量的美制戰鬥機發動機修理和部分零件國產化經驗,石川島播磨獲得了J79發動機的生產許可。

  1960年,通用電氣與石川島播磨正式簽訂J79合作協議。隨後項目進展飛快,1962年6月,石川島播磨就交付了首批許可證生產的J79發動機,這批產品隨後被命名為J79-IHI-11——直到今天,這一命名模式依然沿用在F100和F110項目中。

  J79項目幫助石川島播磨奠定了其後50年在日本航空自衛隊戰鬥機發動機領域的優勢地位:其後,無論是F100、F110以及F135發動機的許可證生產,還是日本國內的組裝生產,都由其獨攬。

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  F110-IHI-129

  1972年,日本防衛廳在第四次防衛力整備中引進了美國F-4戰鬥機,並決定自主研製C-1運輸機和T-2高級教練機;同時,陸地自衛隊也開啟了直升機換代計劃。

  這些大型項目帶來了多個重要的航空發動機項目,為日本航發產業界帶來了大量訂單。在日本政府的統籌下,這些項目被分包給三個企業:F-4的J79發動機與T-2高級教練機的羅羅TF40發動機國產化項目交給了石川島播磨,C-1的普惠JT8D發動機項目交給了三菱,直升機所使用的的發動機項目則交給了川崎。

  自此,所謂的“三社體制”正式奠定。

  同時,由於20世紀70年代日本國內製造業發展迅猛,在第四次防衛力整備計劃實施的同時,日本航空產業與航空發動機產業開始不滿足於僅僅做許可證生產了:

  一方面,“三社體制”中的三大公司利用幾年前與西方合作帶來的關係網開始默默準備、走向國際合作市場;另一方面,日本國內在通產省的主導下,開啟了新一輪的日本自主航空發動機產業扶植計劃。而這就是我們下周將繼續講述的故事了。


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